单片机原理与应用课程设计基于单片机的电脑钟的设计

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1、 课程设计任务书 课程名称： 单片机原理与应用课程设计 起讫时间： 2012年6月4日- 6月8日 院 系： 电子信息工程系 班级： 指导教师： 系 主 任： 一、 课程设计课题基于单片机的电脑钟的设计二、 课程设计要求1. 掌握使用proteus软件的方法。2. 理解单片机的时钟显示方法。3. 明确设计指标，写出设计方案，设计出硬件原理图。4. 基于硬件的软件设计与调试。5. 将结果向指导教师演示，由教师提问验收通过；6. 打印程序清单，撰写程序说明，完成课程设计报告书，进行分组讨论设计心得。三、 课程设计工作量1. 周一：明确课程设计任务和目标，熟悉单片机系统调试软件仿真实现。 2. 周二

2、：明确设计指标，设计电路原理图。3. 周三、周四：基于硬件的软件设计与调试。 4.周五：学生演示设计调试结果，教师提问验收。打印程序清单，撰写程序说明，完成课程设计报告书。 四、 课程设计说明书内容（有指导书的可省略）1， 单片机结构、原理。2， 电脑钟硬件设计（原理图，原理图分析）。3， 软件设计（软件简介，调试过程）。4， 硬件、软件程序清单。课程设计说明书 名称 单片机原理与应用课程设计 2012年 6 月 4日至 2012年 6月 8日共1周院 系 电子信息工程系 班 级 姓 名 系主任 教研室主任 指导教师 前言 数字电子时钟已成为当今人们日常生活中必不可少的电子产品，广泛用于个人家

3、庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有计时准确、性能稳定、携带方便等诸多优点，而且它还广泛的用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字电子时钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字时钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。本次课程设计的内容是基于单片机最小系统的原理下设计完成。单片机具有体积小、功能强可

4、靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔.目录第一章AT89C51的介绍31.1AT89C51单片机的简介：31.2 AT89C51如图（2）的管脚说明：31.3 单片机的特点51.4 显示器的介绍51.5 晶体振荡61.6 复位电路61.7 AT89C51的按键71.7.1矩阵式键盘的按键识别方法8第二章数字时钟的介绍92.1软件简介92.2概述92.3工作原理92.4基本用途10第三章软件113.1proteus软件简介113.2功能特点113.3基本操作

5、113.4功能模块123.5电路仿真133.6电路原理框图14第四章软件154.1编程流程图如下：154.2.keil软件的介绍164.3发展历程174.4 Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识174.5优点18总结（心得体会）19附录一：20附录二：22元器件表:25参考文献25 第一章AT89C51的介绍1.1AT89C51单片机的简介： 自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机向两个方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型计算机及其系列化，向大、中型计算机的挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种控制领域需要

6、的单片机。 单片机是把中央处理单元、随机存储器、只读存储器、定时/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微型计算机系统的含义，从某种意义上说，一块单片机芯片就是一台微型计算机。 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位C

7、PU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。1.2 AT89C51如图（1）的管脚说明：图（1） VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL

8、门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的

9、内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3

10、.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引

11、脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。1.3

12、 单片机的特点 单片机结构上的设计主要是满足控制的需要，因此，它在硬件结构、指令系统及I/O能力等方面均有其独特之处，其显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能，故也可以把单片机成为微控制器。与普通的微型计算机相比，单片机主要具有以下特点：（1）体积小、结构简单、可靠性高 单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于恶劣环境下工作。（2）控制功能强 单片机虽然结构简单，但是它“五脏俱全”，已经具备了足够的控制功能。单片机具有较多的I/O口，CPU可以直接对I/O口进行I

13、/O操作、算术操作、逻辑操作和位操作，指令简单而丰富。所以单片机也是“面向控制”的计算机。（3） 低电压、低功耗 单片机已可在2.2V的电压下运行，有的已能在1.2V或0.9V电压下工作；工耗降至A级，一颗纽扣电池就可以长期使用。（4）优异的性能价格比 由于单片机构成的控制系统硬件结构简单、开发周期短、控制功能强、可靠性高，因此，在达到同样功能的条件下，用单片机开发的控制系统比用其他类型的微型计算机开发的控制系统价格更便宜。1.4 显示器的介绍 在单片机应用系统中，常用的显示器有LED（发光二级管）和LCD(液晶显示器)。LED显示器价格更低廉，结构更简单，LCD显示器功耗更低，显示清晰度更高

14、。 数码管通常有共阴极和共阳极两种型号，本实验中用的是共阳极。L ED 显示器显示方式有静态和动态两种，下面我们主要讲解一下LED动态显示方式。 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会

15、亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。本设计采用的是8位一体的数码管显示器如图（2）图（2）1.5 晶体振荡晶振的全称是石英晶体振荡器，金属封装，内部是一小片石英，两边镀银，由引线引出，这小片石英会在外界电场的作用下产生震动，频率由石英的大小决定。计算机都有个计时电路，尽管一

16、般使用“时钟”这个词来表示这 些设备，但它们实际上并不是通常意义的时钟，把它们称为计时器(timer)可能更恰当一点。计算机的计时器通常是一个精密加工过的石英晶体，石英晶体在其张力限度内以一定的频率振荡，这种频率取决于晶体本身如何切割及其受到张力的大小。有两个寄存器与每个石英晶体相关联，一个计数器(counter)和一个保持寄存器(holdingregister)。石英晶体的每次振荡使计数器减1。当计数器减为0时，产生一个中断，计数器从保持计数器中重新装入初始值。这种方法使得对一个计时器进行编程，令其每秒产生60次中断(或者以任何其它希望的频率产生中断)成为可能。每次中断称为一个时钟嘀嗒(cl

17、ocktick)。 原理图如图（3）图（3）1.6 复位电路 复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。2、按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。电路原理图如图（4）图（4）1.7 AT89C51的按键单片机常用的键盘有全编码键盘和非编码键盘两种。非编码键盘又分为独立式键盘和矩阵式键盘，本次试验用的主要是矩阵式按键。下面介绍一下矩阵式键盘的工作原理：按键原理图如图（5）图（5） 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵

18、形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦

19、有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了1.7.1矩阵式键盘的按键识别方法确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。 行扫描法 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。 1、判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 2、判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在

20、置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 第二章数字时钟的介绍2.1软件简介 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的钟表。与机械钟相比具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种，例如可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，以便于功能的扩展。2.2概述数字钟是一种用数

21、字电路技术实现时、分、秒计时的钟表。与机械钟相比具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种，例如可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，以便于功能的扩展。2.3工作原理单片机通过了 3只 74HC164串行并行转换芯片后，驱动时钟屏幕，因为时钟屏幕的极性是共阴极，所以必须使用“74HC”电路而不能使用“74LS”电路，后者的高电平驱动能力很差！这里的 3 只 74HC164芯片，自身属于串行输

22、入，而从单片机一则看过去，3 只芯片驱动方式则是并行驱动，这样可以避免每次传送新的显示数据时，都需要从头到尾传送 24 个笔段数据。目前的传送方式可以只是传送已经变化了的显示数据。晶体频率使用的是 32768HZ，这种低频率时基，对掉电保护的电池耗电关系极大，HT48R10A单片机具有的“RTC”实时时钟的功能，大大方便了电路设计。按照常规，在如此低的频率下，对单片机的指令执行速度会有矛盾，但是，这种单片机却能够让程序运行时使用“内部 RC ”振荡频率而仅仅是时钟部分使用 32768HZ频率，这样，就可以选择“内部 RC”高达数 MHZ 的指令运行频率而不用理会时钟走时频率，两者依靠这种特有的

23、“RTC”功能获得了很理想的配合。当进入电池掉电保护的时候，可以令电池耗电维持在仅仅数十 uA 的水平，一只 60mAh的掉电保护电池，就可以让掉电保护时间长达几个月之久！进入掉电保护后，屏幕不显示，所有按钮和控制功能暂时失效，仅仅实时时钟仍然继续走时。当外部主电源恢复供电后，所有功能自动恢复，实时时钟无需调整。单片机的 15P是复位引脚，当上电时或者程序运行发生异常时，可以通过此引脚让程序重新运行。但是，一般地，单片机本身具有“看门狗”自动复位功能，可以快速地自动对程序运行异常进行复位，人们几乎觉察不到它的复位影响。单片机的 10P 引脚安排为专门检测外部供电是否正常，当外部 5V供电掉电后

24、，单片机将立即进入掉电保护状态，而在电路中电源能量还没有完全消耗尽之前，程序也必须抢先对各个端口进行配置，以便进入低电源消耗状态。电路图中有两个输出端口，一个是“睡眠”控制输出端口，它只有在开始倒计时的时候才会输出高电平；另一个时“定时”输出端口，它只有在到达定时时间的时候才会输出高电平。合理地利用这两个输出，就能够安排一些简单的自动控制，例如，可以利用“睡眠”的倒计时功能来给电孵化行业的“自动翻蛋”使用，利用“定时”功能来作为一只“电子闹钟”等等。电路中，屏幕的公共引脚接有一只 NPN小功率三极管，这主要是在单片机对 74HC164 传送数据时，临时关闭显示屏幕的供电以免产生“鬼影”，同时，

25、在掉电保护时则可以完全关闭屏幕的供电。单片机预留了两个端口没有使用，这里可以在将来安排外接电存储器，以便派生例如电子打铃仪或者多次定时数据存储，成为功能更加丰富的时钟品种。各个按钮的使用说明：(请参考印刷板图)。各按键在印刷板上的编号与单片机芯片引脚和功能关系，请参考下面表格。其中，标注“G”的焊盘是电路供电的参考点，即 5V电源的负极，俗称“地线”。所有按键都是需要与这个“G”接通的时候（需要串入 1K左右电阻），该按键才算是“被按下”。当这个“G”引出到按键板时，需要在它上面串接一只 1K左右的电阻，不要直接让其与各按键引脚直接“短接”，以防止芯片内部引脚损坏。是以一种元器件做为振动源，而

26、这种振动源在一定条件下，具有很高的恒定频率，把恒频率的振动转化为电脉冲，再按1秒多少次，用电子器件进行计数，达到次数为1秒，计数60秒为1分钟.，并用相应的显示机构进行显示，这种机构可以是机械的、也可以是电子液晶、二极管等方式。2.4基本用途可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，并便于功能的扩展，很精确。 第三章软件3.1proteus软件简介 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（

27、该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AV

28、R、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。3.2功能特点Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： 1原理布图 2PCB自动或人工布线 3SPICE电路仿真革命性的特点1互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，

29、再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。 3.3基本操作1、选择元件：P按钮常用元件所在库及名称 名称 所在库名 元件名 51单片机 Microprocessor AT89C51 电阻 Resistors 排阻 Resistors RESPACK 电容 Capacitors 晶振 Miscellaneous CRYSTAL 继电器 Switches&Relays G2R 三级管 Transistors 7段数码管 Optoelectronics 7SEG-COM-AN（共阳） 7SEG-COM-CAT（共

30、阴） LED 同上 LED-BLUE/GREEN 两位、四位数码管 同上 7SEG-MPX2/MPX4 2、选择要使用的元件在Pick Device窗口双击相应元件名称，即可将元件添加到主界面左侧的列表中 3、放置元件到绘图区单击列表中的元件，然后在右侧的绘图区单击，即可将元件放置到绘图区。（每单击一次鼠标就绘制一个元件，在绘图区空白处单击右键结束这种状态） 4、删除元件右击元件一次表示选中（被选中的元件呈红色），选中后再一次右击则是删除。 5、移动元件右击选中，然后用左键拖动。 6、旋转元件左下角旋转工具栏 7、元件连线在引脚上鼠标指针变成X状，单击，移动到目的引脚，再次单击。 8、删除连线

31、同删除元件 9、绘制电源和地单击工具栏上的左起第8个工具（Inter-Sheet Terminal），左侧工具栏显示TERMINALS，可在其中选择POWER或GROUND，像放置元件一样放置到绘图区。 3.4功能模块（1）智能原理图设计（ISIS）丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文

32、档使用。 （2）完善的电路仿真功能（prosoice）ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件；多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟

33、终端、SPI调试器、I2C调试器等；生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动；高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析； （3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在

34、继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器；支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信； 实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真； 编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、

35、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试； （4）实用的PCB设计平台原理图到PCB的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环境，实现从概念到产品的完整设计；先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；完整的PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览；多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便利与其它PCB设计工具的互转（如protel）和P

36、CB板的设计和加工。 3.5电路仿真在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。 PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。 它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。

37、由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。使用Proteus 软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞

38、赛中，我们使用 Proteus 开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus 有较高的推广利用价值。3.6电路原理框图 本原理图主要由AT89C51芯片.7段数码管显示器，晶振电路，复位电路和按键组成如图（6） 7段数码管显示器AT89C51芯片 晶振电路 按键 复位电路 图（6）第四章软件4.1编程流程图如下：1、T0中断服务程序流程图如图（7） 开始现场保护，重置初值启动下一个50ms50ms

39、 计数器加1秒单元加1，50ms计数器清0，秒写入秒个位和秒十位50ms 计数器=20？否是分单元加1，秒单元清0，分写入分个位和分十位秒单元=60？时单元加1，分单元清0，时写入时个位和时十位分单元=60？时单元清0时单元=24？中断返回否否否是是是 图（7）参考程序：ORG 0100H SZ: PUSH ACC MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R7,L1 MOV R7,#20 INC R4 MOV A,R4 CJNE A,#60,L1 MOV R4,#00H INC R5 MOV A,R5 CJNE A,#60,L1 MOV R5,#00 INC R6 MO

40、V A,R6 CJNE A,#24,L1 MOV R6,#00 L1: POP ACC RETI 2、 主程序流程图:如图（8）开始显示单元清零T0、T1设为16位计数模式允许T0中断调用显示子程序进入功能程序按下键否？否是 图（8）4.2.keil软件的介绍Keil uVision2是德国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统C语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。KEI

41、LC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51编译器的功能不断增强， 使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。4.3发展历程Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Kei

42、l公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心(real-time kernel)。有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。其Keil C51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过500种8051变种。Keil公司在2007年被ARM公司收购。其两家公司分别更名为ARM Germany GmbH和ARM Inc和。Keil公司首席执行官Reinhard Keil表示：“作为ARM Connected Community中的一员，Keil和ARM保持着长期的良好关系。通过这次

43、收购，我们将能更好地向高速发展的32位微控制器市场提供完整的解决方案，同时继续在uVision环境下支持我们的8051和C16x编译器。”4.4 Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识 1. 系统概述 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。2. Keil C51单片机软件开发系统的整体结

44、构C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。 2. 使用

45、独立的Keil仿真器时，注意事项 * 仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。 * 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 * 仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。 1 4.5优点1. Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 2.与汇编相比，C语言在功能上

46、、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。总结（心得体会） 经过为期一周的时间单片机课程设计，我掌握了许多关于汇编语言的运用。我小总结一下，整个课程设计可以分为两模块硬件和软件。首先老师给我们介绍了有关硬件设备的使用，总的来说，在对硬件的使用方面我们掌握的还比较好。因为硬件部分很好入手，电路也教简单，主要涉及的是简单的按键、电容、电阻、晶振和数码管。 在软件部分，初始化的设定，按键模块、显示模块、定时/计数模块，最后把几个模块整合在主程序模块中，使

47、得程序简单明了。虽然理论上我们接受的还可以，但是在自己编写程序的时候却不是那么的得心应手，因为之前我们所做的单片机实验里所用的程序在实验指导书上都有，我们就没有自己编写程序，加上这个设计使用到的各种寄存器、存储器地址、对时，分，秒的设置，变量很多，很难对程序的整体把握。因此在做这个程序时就觉得很难写出来。这就成了整个设计过程中遇到的最大问题。 后来通过老师把整个程序细分化的讲解，使我们从子程序到整个程序层层把握，再加上同学之间的互相帮助，最终我们把汇编的程序写好了。看到了数字时钟的调节功能。通过数字时钟的课程设计，我们对单片机的原理、结构、以及软硬件之间的调用有很多的了解。此外，它也使我们学会

48、了团队精神的力量和独立处理问题重要性。学会了融入团体，为我们明年走向工作奠定了很高的基础。附录一：1.数字书中调秒的显示结果：如图（9） 图（9）2.数字书中调分的显示结果：如图（10） 图（10）3.数字书中调时的显示结果：如图（11） 图（11）4.数字时钟时，分，秒的显示结果：如图（12） 图（12）附录二：ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP MIAOORG 000BHLJMP SHIORG 0013HLJMP FEN ORG 001BHLJMP SZMAIN: MOV R4,#00H MOV R5,#00H MOV R6,#00H MOV R7,#10H M

49、OV TMOD,#16H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 SETB TR0 SETB EA SETB ET1 MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#0FFH SETB IT0 SETB IT1 CLR ET0 CLR EX1 CLR EX0 LOOP:MOV A,R4 MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#0300H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P1,#40H LCALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV A,B MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,#80H

50、MOV P0,A LCALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH JNB P2.0,TIAOJIE MOV P1,#04H MOV P0,#0F6H LCALL DELAY mov p0,#0ffh MOV A,R5 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P1,#08H LCALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P1,#10H MOV P0,A LCALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH JNB P2.0,TIAOJIE MO

51、V P1,#20H MOV P0,#0F6H LCALL DELAY mov p0,#0ffh MOV A,R6 MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,#01H MOV P0,A LCALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P1,#02H MOV P0,A LCALL DELAY MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH JNB P2.0,TIAOJIE LJMP LOOPTIAOJIE:CPL ET0 CPL ET1 CPL EX0 CPL EX1 LJMP

52、LOOPDELAY:MOV R1,#250DEL: MOV R2,#10 DJNZ R2,$ DJNZ R1,DEL RETORG 0200HMIAO:CLR EA INC R4 SETB EA RETIFEN: CLR EA INC R5 SETB EA RETISHI:CLR EA INC R6 SETB EA RETI ORG 0300H TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END元器件表:元件名称 AT89C51 电阻 按钮 晶振 数码管 电容 参数 10K 12MHZ 7SEG 33pf， 22uf 个数 1 13 4 1 1 3参考文献1李朝清编著：单片机原理及接口技术，北京，航空航天大学出版社，1999.3；2丁元杰主编：单片机微型计算机，北京，机械工业出版社，20033 张迎新主编：单片机原理及应用，北京，电子工业出版社2009.14单片机开发应用技术 （李国兴 李伟 主编）5. 单片机系统设计与应用实例（第2版）（韩志军 主编）